四川航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院《算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

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《算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題2分，共40分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在圖算法中，深度優(yōu)先搜索（DFS）和廣度優(yōu)先搜索（BFS）是常見的遍歷算法。假設(shè)要判斷一個(gè)無(wú)向圖是否存在環(huán)，以下哪種搜索算法更適合（）A.DFSB.BFSC.兩種算法都不適合D.兩種算法都適合2、想象一個(gè)需要對(duì)一個(gè)字符串進(jìn)行壓縮的任務(wù)，例如將"aabcccccaaa"壓縮為"a2b1c5a3"。以下哪種算法可能是最有效的？（）A.遍歷字符串，統(tǒng)計(jì)每個(gè)字符的連續(xù)出現(xiàn)次數(shù)，然后生成壓縮字符串B.先將字符串轉(zhuǎn)換為字符數(shù)組，然后進(jìn)行處理和壓縮C.使用哈希表存儲(chǔ)字符和其出現(xiàn)次數(shù)，然后生成壓縮字符串D.對(duì)字符串進(jìn)行編碼，例如使用哈夫曼編碼，實(shí)現(xiàn)壓縮3、考慮貪心算法的特性，它通常在每一步都做出當(dāng)前看起來(lái)最優(yōu)的選擇。假設(shè)要安排一系列會(huì)議，每個(gè)會(huì)議有開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，要在一個(gè)有限的時(shí)間區(qū)間內(nèi)安排盡可能多的會(huì)議，使用貪心算法時(shí)，通常依據(jù)以下哪個(gè)條件進(jìn)行選擇（）A.會(huì)議的時(shí)長(zhǎng)B.會(huì)議的開始時(shí)間C.會(huì)議的結(jié)束時(shí)間D.會(huì)議的重要程度4、考慮一個(gè)算法用于在一個(gè)有向無(wú)環(huán)圖中計(jì)算每個(gè)頂點(diǎn)的入度和出度。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能最適合存儲(chǔ)圖的信息以便高效地進(jìn)行計(jì)算（）A.鄰接矩陣B.鄰接表C.二叉搜索樹D.哈希表5、快速排序的樞軸元素選擇對(duì)算法的性能有很大影響，以下哪種選擇方式通常比較好？（）A.第一個(gè)元素B.最后一個(gè)元素C.中間元素D.隨機(jī)元素6、在算法的比較和選擇中，需要綜合考慮多個(gè)因素。假設(shè)一個(gè)問(wèn)題有多種可行的算法，以下哪個(gè)因素通常不是首要考慮的（）A.算法的理論復(fù)雜度B.算法的實(shí)現(xiàn)難度C.算法的名稱是否簡(jiǎn)潔D.問(wèn)題的規(guī)模和特點(diǎn)7、在算法的穩(wěn)定性分析中，假設(shè)一個(gè)排序算法在對(duì)具有相同值的元素進(jìn)行排序時(shí)，可能會(huì)改變它們的相對(duì)順序。以下哪種情況會(huì)對(duì)算法的應(yīng)用產(chǎn)生較大影響？（）A.對(duì)有序數(shù)據(jù)進(jìn)行再次排序B.處理重復(fù)元素較多的數(shù)據(jù)C.與其他依賴元素順序的算法結(jié)合使用D.以上情況都會(huì)8、在查找算法中，二叉搜索樹（BinarySearchTree，BST）是一種常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。關(guān)于BST的性質(zhì)，以下哪一項(xiàng)描述是不正確的？（）A.左子樹上所有節(jié)點(diǎn)的值均小于根節(jié)點(diǎn)的值B.右子樹上所有節(jié)點(diǎn)的值均大于根節(jié)點(diǎn)的值C.對(duì)BST進(jìn)行中序遍歷可以得到有序的序列D.BST的查找、插入和刪除操作的平均時(shí)間復(fù)雜度都是O(logn)9、在動(dòng)態(tài)規(guī)劃的應(yīng)用中，背包問(wèn)題是一個(gè)經(jīng)典的例子。假設(shè)我們有一個(gè)有限容量的背包和一組物品，每個(gè)物品有一定的價(jià)值和重量。以下關(guān)于背包問(wèn)題的動(dòng)態(tài)規(guī)劃解法描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.定義一個(gè)二維數(shù)組來(lái)保存不同容量和物品組合下的最優(yōu)價(jià)值B.通過(guò)填充這個(gè)數(shù)組，從子問(wèn)題的解逐步推導(dǎo)出整個(gè)問(wèn)題的最優(yōu)解C.背包問(wèn)題的動(dòng)態(tài)規(guī)劃解法可以保證得到最優(yōu)解，但時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度可能較高D.對(duì)于所有類型的背包問(wèn)題（如0-1背包、完全背包、多重背包），都可以使用相同的動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法，無(wú)需進(jìn)行任何修改10、想象一個(gè)需要對(duì)一個(gè)有序鏈表進(jìn)行插入操作，同時(shí)保持鏈表的有序性。以下哪種算法可能是最有效的？（）A.從頭開始遍歷鏈表，找到合適的位置插入新節(jié)點(diǎn)B.使用二分查找找到插入位置，然后插入新節(jié)點(diǎn)C.在鏈表尾部插入新節(jié)點(diǎn)，然后進(jìn)行排序D.先將鏈表轉(zhuǎn)換為數(shù)組，插入后再轉(zhuǎn)換回鏈表11、時(shí)間復(fù)雜度為O(logn)的算法通常比時(shí)間復(fù)雜度為O(n)的算法（）A.更慢B.更快C.一樣快D.無(wú)法比較12、當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)算法來(lái)解決背包問(wèn)題（給定一組物品，每個(gè)物品有一定的價(jià)值和重量，在限定的背包容量下，求能裝入背包的物品的最大總價(jià)值）時(shí)，如果物品可以分割，以下哪種算法可能是最合適的（）A.貪心算法B.動(dòng)態(tài)規(guī)劃C.回溯算法D.分支限界法13、在圖的最短路徑算法中，Dijkstra算法適用于邊權(quán)值非負(fù)的情況。假設(shè)一個(gè)圖中存在負(fù)權(quán)邊，以下哪種算法可能更適合計(jì)算最短路徑（）A.Bellman-Ford算法B.Floyd-Warshall算法C.A*算法D.以上算法都不適合14、假設(shè)正在開發(fā)一個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)模型的訓(xùn)練算法，需要在大量的數(shù)據(jù)上進(jìn)行優(yōu)化，找到最優(yōu)的模型參數(shù)。以下哪種優(yōu)化算法可能是最常用的選擇？（）A.梯度下降算法，沿著梯度方向更新參數(shù)B.牛頓法，利用二階導(dǎo)數(shù)信息進(jìn)行優(yōu)化C.共軛梯度法，適用于大規(guī)模問(wèn)題的優(yōu)化D.以上算法在不同場(chǎng)景下都有應(yīng)用，根據(jù)問(wèn)題特點(diǎn)選擇15、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)算法來(lái)解決在一個(gè)有向無(wú)環(huán)圖（DAG）中找出所有最長(zhǎng)路徑的問(wèn)題。圖中的節(jié)點(diǎn)表示任務(wù)，邊表示任務(wù)之間的依賴關(guān)系。需要考慮算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度，同時(shí)要確保結(jié)果的準(zhǔn)確性。以下哪種算法可能是最合適的？（）A.深度優(yōu)先搜索（DFS）算法，通過(guò)遞歸遍歷圖來(lái)找出所有路徑，但可能會(huì)出現(xiàn)重復(fù)計(jì)算和內(nèi)存消耗較大的問(wèn)題B.廣度優(yōu)先搜索（BFS）算法，逐層遍歷圖，能較好地控制搜索范圍，但對(duì)于最長(zhǎng)路徑的查找可能不夠直接C.動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法，通過(guò)將問(wèn)題分解為子問(wèn)題并保存中間結(jié)果來(lái)求解，時(shí)間和空間復(fù)雜度相對(duì)較低，但實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜D.貪心算法，每次選擇局部最優(yōu)的路徑，但可能無(wú)法得到全局的最長(zhǎng)路徑16、在分析一個(gè)算法的時(shí)間復(fù)雜度時(shí)，如果算法的執(zhí)行時(shí)間與輸入規(guī)模n的關(guān)系為T(n)=n^2+3n+5，那么該算法的漸近時(shí)間復(fù)雜度是多少？（）A.O(n)B.O(n^2)C.O(n^3)D.O(1)17、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)算法來(lái)計(jì)算一個(gè)二叉樹的高度。以下哪種方法可能是最有效的？（）A.對(duì)二叉樹進(jìn)行先序遍歷，計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)的深度，然后找出最大值B.采用后序遍歷，從葉子節(jié)點(diǎn)開始計(jì)算高度，逐步向上傳遞，最終得到根節(jié)點(diǎn)的高度C.中序遍歷二叉樹，同時(shí)計(jì)算節(jié)點(diǎn)高度，但可能會(huì)比較復(fù)雜D.隨機(jī)選擇節(jié)點(diǎn)，計(jì)算其到根節(jié)點(diǎn)的距離作為樹的高度18、回溯法是一種通過(guò)嘗試逐步構(gòu)建可能的解，并在必要時(shí)進(jìn)行回溯的搜索算法。假設(shè)我們正在使用回溯法來(lái)解決一個(gè)組合優(yōu)化問(wèn)題。以下關(guān)于回溯法的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.回溯法通過(guò)深度優(yōu)先搜索的方式遍歷解空間，在不滿足約束條件時(shí)進(jìn)行回溯B.八皇后問(wèn)題和旅行商問(wèn)題都可以用回溯法來(lái)求解C.回溯法在搜索過(guò)程中會(huì)記錄已經(jīng)做出的選擇，以便在需要時(shí)進(jìn)行回退D.回溯法總是能夠在合理的時(shí)間內(nèi)找到問(wèn)題的所有解，而不僅僅是一個(gè)解19、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)算法來(lái)解決在一個(gè)字符串中查找最長(zhǎng)回文子串的問(wèn)題。以下哪種算法可能是最合適的？（）A.暴力法，窮舉所有可能的子串并判斷是否為回文，時(shí)間復(fù)雜度高B.動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法，通過(guò)建立二維數(shù)組記錄子串是否為回文，能有效求解但空間復(fù)雜度較高C.中心擴(kuò)展法，從每個(gè)字符向兩側(cè)擴(kuò)展判斷回文，效率較高但代碼實(shí)現(xiàn)相對(duì)復(fù)雜D.Manacher算法，通過(guò)巧妙的預(yù)處理和擴(kuò)展方式，能高效地找到最長(zhǎng)回文子串20、考慮一個(gè)算法的可擴(kuò)展性，如果需要處理的數(shù)據(jù)量大幅增加，以下哪種算法可能更容易適應(yīng)？（）A.基于鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法B.基于數(shù)組的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法C.具有分布式架構(gòu)的算法D.以上算法的可擴(kuò)展性取決于具體實(shí)現(xiàn)二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）比較冒泡排序和插入排序的優(yōu)缺點(diǎn)。2、（本題5分）簡(jiǎn)述算法在計(jì)算機(jī)視覺(jué)中的應(yīng)用。3、（本題5分）描述廣度優(yōu)先搜索算法的流程和特點(diǎn)。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）編寫一個(gè)算法，實(shí)現(xiàn)LRU緩存替換策略。2、（本題5分）設(shè)計(jì)算法，判斷一個(gè)圖是否為連通圖。3、（本題5分）實(shí)現(xiàn)一個(gè)算法，找出給定二叉樹中兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的最近公共祖先。4、（本題5分）創(chuàng)建一個(gè)算法，對(duì)一個(gè)圖進(jìn)行廣度優(yōu)先搜索遍歷。5、（本題5分）實(shí)現(xiàn)一個(gè)算法，求解最小費(fèi)用最大流問(wèn)題的改進(jìn)算法